MOVILIDAD AÉREA URBANA
Aceleramos la innovación en la movilidad aérea urbana (UAM) con soluciones de conexión de alta potencia y de alto voltaje.
Este es el primero en una serie de informes técnicos de TE Connectivity sobre soluciones para hacer frente a los retos de los proyectos de UAM. Durante más de 75 años, nuestro liderazgo global en tecnología y fabricación ha apoyado a los clientes con una amplia gama de productos de conectividad y de detección para aplicaciones de aviación, aeroespaciales, automotrices y de defensa. Como proveedor innovador de preferencia, TE Connectivity ofrece esta descripción general de una gama de productos en evolución que puede manejar los importantes requisitos de potencia de los vuelos eléctricos.
Posibilidades
El cielo es el límite para los proyectos de UAM, que están inspirando innovaciones revolucionarias en el vuelo eléctrico. Sin embargo, al igual que con las aeronaves eléctricas e híbridas-eléctricas en general, las eVTOL (aeronaves eléctricas de despegue y aterrizaje vertical), los helicópteros, los drones comerciales y los vehículos aéreos personales (PAV) de propulsión eléctrica utilizan cantidades significativas de energía eléctrica para permitir el despegue y el vuelo de los vehículos. Como resultado, los diseñadores se enfrentan a muchos retos de conexión eléctrica cuando manejan altos voltajes y altas potencias máximas de kW para motores de propulsión eléctrica, inversores, controladores, baterías, infoentretenimiento y sensores. Para implementar prototipos y productos exitosos con rapidez, los diseñadores se benefician al comprender estos retos y al utilizar el enfoque de seguimiento del cable empleando las tecnologías y la experiencia de TE Connectivity para resolverlos.
Retos
Al principio de un proyecto de diseño, conviene considerar las conexiones de manera integral, como parte del sistema, y no como una idea de última hora. EVERY CONNECTION COUNTS para datos y potencia. Con el paso de los años, se han introducido productos específicos y se siguen desarrollando nuevos diseños para hacer frente a los retos de potencia en los vuelos eléctricos. Las soluciones avanzadas de TE Connectivity proporcionan opciones que incluyen:
Prevención de descargas eléctricas parciales:
Administrar la alta potencia es más fácil en tierra que en aire. Esto se debe a que el alto voltaje puede ionizar el aire, que puede volverse conductor y producir una descarga corona. El efecto corona provoca pérdidas de energía eléctrica a través de huecos, cavidades y arborescencias eléctricas a medida que el aislamiento se rompe. El resultado probable es un arco eléctrico. Las instancias de descarga corona se pueden minimizar seleccionando materiales aislantes adecuados.
Evitar daños por arco eléctrico:
Con fuentes de alto voltaje, se pueden formar pistas de carbono en la superficie de los aislantes poliméricos, lo que hace que estos pierdan sus propiedades dieléctricas y se conviertan en un transmisor eléctrico. Luego, puede producirse un arco eléctrico en la trayectoria conductora, lo que provoca una pérdida de potencia con una alta probabilidad de ignición. Una vez más, para evitar este problema, se deben utilizar materiales de aislamiento adecuados.
Manejo de los efectos del medio ambiente en los voltajes de inicio y de extinción:
Las descargas parciales pueden ocurrir cuando dos partes de un circuito que no están protegidas de manera adecuada entre sí se someten a elevadas diferencias de voltaje. Las diferencias de voltaje se vuelven más extremas a medida que la altitud, la temperatura y la frecuencia aumentan. Cuando comienza el efecto corona es el voltaje de inicio y cuando termina es el de extinción. Por consiguiente, los sistemas eléctricos deben protegerse para minimizar los voltajes diferenciales críticos que se generan en el entorno operativo
Anulación del efecto pelicular:
Al determinar la protección y el filtrado adecuados para la compatibilidad electromagnética (EMC), los diseñadores deben tener en cuenta el efecto pelicular, es decir, la tendencia de la corriente alterna a fluir cerca de la superficie de un conductor. El efecto pelicular es el resultado de las corrientes de Foucault inducidas por los campos magnéticos cambiantes de la corriente alterna y, por lo tanto, es un factor a considerar en casi todos los diseños de CA. Las trazas de las PCB y otros aspectos de los circuitos de alimentación de CA se pueden diseñar para anular el efecto pelicular, pero se requiere planeación experta.
Manejo de las restricciones de tamaño y peso:
Los componentes que se utilizan en el almacenamiento y el manejo de energía eléctrica de alta potencia pueden agregar peso y volumen. Los relevadores y contactores de alta eficiencia de TE Connectivity manejan voltaje y amperaje más altos en un diseño compacto que ayuda a cumplir los requisitos de tamaño, peso y potencia (SWaP) de las aeronaves eléctricas. TE Connectivity aplica el mismo enfoque para miniaturizar las soluciones SWaP para cables, conexiones y conectores.
Manejo de problemas térmicos:
Disipar el calor puede plantear retos, en particular en estructuras compuestas. Cuando los cables y los relevadores se exponen a altas temperaturas, el voltaje de activación (VPI) y la resistencia de la bobina (RC) se ven afectados. Para garantizar la estabilidad, es importante determinar las características de estado estacionario para la combinación de temperatura y voltaje de las condiciones de funcionamiento de un relevador de corriente continua (CC). Lo mismo ocurre en las aplicaciones de corriente alterna (CA), aunque su VPI varía menos con la temperatura que el de los relevadores de CC.
Manejo de la administración de energía:
La conmutación de alta frecuencia hace posible una rápida transferencia de bus en caso de pérdida de energía. Existen valiosas diferencias entre las tecnologías de conmutación de energía híbridas electromecánicas y de estado sólido que los expertos de TE Connectivity pueden evaluar para una aplicación determinada.
Mayor demanda de confiabilidad:
El número de despegues y aterrizajes aumentará de manera significativa en las aplicaciones UAM, lo que ocasionará una tensión adicional sobre el sistema de conexión eléctrica. TE Connectivity se esfuerza por comprender estos nuevos niveles de confiabilidad y recomendar los productos adecuados.
SOLUCIONES
En la actualidad, los proyectos de UAM se benefician del desarrollo interdisciplinario de las soluciones de manejo de energía introducidas por TE Connectivity para las industrias automotriz, aeroespacial, de energía y ferroviaria. TE Connectivity colabora con los grupos de estandarización en la industria, como la Sociedad de Ingenieros en la Industria Automotriz (SAE), que están empezando a superar los retos que imponen los niveles de potencia y voltaje más elevados. Y los expertos de TE Connectivity están involucrados de manera directa en las iniciativas de Voz del Cliente (VOC) para proporcionar perspectivas sobre cómo resolver los problemas de energía de las aeronaves a nivel de subsistema y componente. Para los diseñadores, una metodología de seguimiento del cable expone factores críticos al seleccionar las soluciones de alta potencia y voltaje adecuadas. TE Connectivity satisface estas necesidades con sus reconocidas familias de productos de manejo de energía:
Relevadores y contactores de alto voltaje KILOVAC:
Desde 1964, los pequeños y livianos relevadores y contactores de la línea de productos KILOVAC se han utilizado de manera considerable en aplicaciones aeroespaciales, espaciales y militares. Los relevadores y contactores de alto voltaje KILOVAC cuentan con excelente relación tamaño‑potencia, voltajes nominales de hasta 70 kV de CC y corrientes nominales de hasta 1,000 amperios. Los productos KILOVAC son de sello hermético, funcionan en un amplio rango de temperaturas, presentan un excelente rendimiento frente a impactos y vibraciones, y son de resistencia baja y estable durante la vida útil del contacto.
Dispositivos de conmutación, contactores y relevadores Hartman:
La línea de productos Hartman suele utilizarse en la conmutación de energía eléctrica en aviones de pasajeros y otras aplicaciones aeroespaciales muy sofisticadas que requieren componentes muy especializados. Nuestros contactores de CA y CC HARTMAN son livianos, están sellados a prueba de factores ambientales (empaque) y cumplen con los requisitos aplicables de MIL-PRF-6106 o especificaciones particulares del cliente. Los contactores de CA tienen una potencia nominal de hasta 500 amperios y los de CC, livianos y de alto rendimiento, de hasta 1,000 amperios. Las carcasas con sello hermético están disponibles para las condiciones ambientales más severas o altitudes superiores a 50,000 pies. Disponemos de múltiples configuraciones de contactos principales y auxiliares. Además, las unidades modulares de distribución de energía o los paneles de tipo backplane de Hartman se pueden personalizar para aplicaciones de aeronaves de ala fija y helicópteros.
Alimentadores de energía de alto rendimiento y productos de protección de sellado contra el medio ambiente de Raychem:
El polímero de cadena cruzada, desarrollado hace más de 60 años por el ingeniero eléctrico Paul Cook, que se utiliza en los tubos termocontráctiles de Raychem y otros productos, tolera repetidos ciclos de calentamiento y enfriamiento a la vez que conserva su tamaño original y sus propiedades protectoras.
Conexión de alimentación de backplane de alto rendimiento AMP; Terminales STRATO-THERM y COPALUM:
Los terminales, empalmes y capuchones para cable de repuesto STRATO-THERM están diseñados para aplicaciones de alta temperatura de hasta 1,200 °F (649 °C). Los terminales y empalmes sellados COPALUM Lite son hasta un 60 por ciento más livianos que los terminales de cobre tradicionales, lo que contribuye a reducir el peso de la aeronave.
Conectores DEUTSCH que cumplen con las normas de la industria para alimentación y voltaje:
Durante más de 70 años, los productos DEUTSCH han funcionado de forma confiable en rigurosas aplicaciones aeroespaciales, de defensa, de transporte comercial industrial y de deportes de motor. En la actualidad, la línea de productos DEUTSCH de TE Connectivity incluye cables, contactos y conectores, entre los que se encuentran componentes de especificación militar como la serie de conectores MIL-DTL-38999 DEUTSCH
Conexión de alimentación de backplane de alto rendimiento AMP; Terminales STRATO-THERM y COPALUM:
Los terminales, empalmes y capuchones para cable de repuesto STRATO-THERM están diseñados para aplicaciones de alta temperatura de hasta 1,200 °F (649 °C). Los terminales y empalmes sellados COPALUM Lite son hasta un 60 por ciento más livianos que los terminales de cobre tradicionales, lo que contribuye a reducir el peso de la aeronave.
IMPLEMENTACIÓN
Con la amplia gama de productos de TE Connectivity, los diseñadores de UAM pueden encontrar tecnologías avanzadas confiables para lograr el equilibrio óptimo entre rendimiento, costo y lanzamiento al mercado. Con una larga trayectoria en aplicaciones automotrices, de energía y aeroespaciales, TE Connectivity cuenta con soluciones innovadoras para cumplir con los requisitos más exigentes. Benefíciate de nuestra experiencia en el diseño, personalización, fabricación e implementación de todos los componentes de conectividad a lo largo de una aeronave conectada: sensores, monitores, disyuntores, cableado, ensambles, etc. Descubre cómo nuestras soluciones de alto rendimiento ayudan a que los proyectos de UAM se lleven a cabo más rápido. Para relevadores de TE Connectivity de alto voltaje, contactores y tecnologías afines, consulta nuestro Kit Virtual sobre el manejo de energía alternativa.
